歐美日化學物質環境排放場景體系對比及啟示(下)

王蕾，汪貞，古文，范德玲，周林軍，劉濟寧，石利利

生態環境部南京環境科學研究所，南京 210042

源排放評估是化學物質環境暴露評估的首要步驟，是化學物質環境風險評估的重要基礎。環境排放場景則是源排放評估的重要技術工具，主要是確定生產、配制、加工、個人使用及回收/處置過程中化學物質進入水、氣和固廢等介質的排放量的一系列條件，包括源排放條件、排放途徑、生產過程和使用類型等[1-2]。由于國際通行的化學物質環境風險評估層級評估原則，歐美日環境排放場景體系一般也從篩選水平到更高水平分層構建[1]。篩選水平環境排放場景一般設定相對比較固定的模型和參數，在合理最壞情形假設前提下估算環境排放情況。高層級環境排放場景可以基于實際排放監測結果，也可以采用更接近實際情況的模型，進而估算得到排放情況。實際的源排放評估中一般采用迭代原則，即當基于篩選水平排放評估結果得到不可接受的高風險結果時，重新根據實際情況完善操作、修改相關參數或采用高層及排放場景再次評估排放情況。

篩選水平的環境排放場景法應用成本低，但評估結果保守，適用于尚無實際排放發生的新化學物質以及實際排放參數不充分的現有化學物質。與篩選水平環境排放評估方法相比，高層級環境排放評估結果相對更接近實際排放情況，但由于需要核算具體排放參數或監測排放情況，應用成本相對較高，適用于實際排放參數較充分的現有化學物質。對于新化學物質，在設定相關工藝操作參數、污染控制措施等參數的前提下，也可通過修改相關參數開展高層級排放評估。

歐美發達國家或地區目前已經構建起比較系統的環境排放場景技術體系并在化學品環境管理中獲得了廣泛應用，我國化學物質環境風險評估框架雖已確立，但其中的排放場景技術體系尚未建立。深入分析歐美日發達國家和地區環境排放場景技術體系的技術內涵對于構建我國化學物質環境排放場景技術體系具有重要意義。特別地，由于我國化學物質相關行業的生產使用工藝水平、操作條件、三廢治理效果與發達國家尚存在一定差距，如何識別、反映這些實際情況，是構建符合我國國情的化學物質環境排放場景所亟待解決的問題。

本文重點對比分析歐美日化學品環境排放場景體系的異同，提煉共同的技術要素，解析不同技術設計的優劣性，在此基礎上根據我國化學物質環境管理要求和環境風險評估技術現狀提出完善我國化學物質環境排放場景體系的建議。

1 歐美日化學物質環境排放場景體系對比分析(Comparative analysis of chemical emission scenes in Europe, America and Japan)

歐美日化學物質環境排放場景體系均包含環境排放估值原則、排放源類型、排放模型和結果表征等主要內容，不同國家和地區對這些內容的設計總體相似，具體方面有不同的考慮(表1)。

1.1 環境排放值估算原則和層級

根據化學物質環境排放評估層級和評估目的的差異，經濟合作與發展組織(Organization for Economic Cooperation and Development, OECD)將環境排放值的估算原則主要分為4種情形[1]：

(1)以“(安全)邊界”或“最壞情況”估算，數值可能超過實際排放，常用排放率分布的第99.9百分位高值表示；(2)以“合理最壞情況”估算，數值接近實際排放的“最高值”，常用排放率分布的第90～98百分位高值表示；(3)估值為“典型”排放值，可能高于或低于特定情形下的排放率，常用排放率分布的中位值或平均值表示；(4)根據各條件產生的一整套實際排放值。

根據上述估值原則和層級規定，歐洲化學品管理局(European Chemicals Agency, ECHA)化學物質安全性評估信息要求導則R.16的一般環境排放類型(Environmental Release Categories, ERCs)排放系數和歐洲化學品管理局(European Chemicals Bureau, ECB)化學物質風險評估技術導則(Technical Guidance Documents, TGDs)中A-B表排放參數均基于(1)最壞情況假設，ECB、OECD發布的排放場景文件(Emission Scenario Documents, ESDs)中的環境排放場景大多基于合理最壞情形假設(2)，而歐洲化學工業委員會(European Chemical Industry Council,Cefic)發布的特定環境排放類型(Specific Environmental Release Categories, SPERCs)排放系數則主要基于最佳可行性技術的典型排放值(3)[3]。美國的篩選性排放評估一般基于邊界水平(bounding)的估值，相當于(1)最壞情況假設；高層級排放評估還考慮采用高程(high-end)和中程(central tendency)，分別相當于合理最壞情形假設(2)和典型排放值(3)[4]。日本一級風險評估第I階段所依據的排放系數主要參考歐盟A表參數[5]，因此可認為屬于(1)最壞情況假設；一級風險評估第II～III階段以及二級風險評估的排放評估主要基于污染物排放與轉移登記(PRTR)數據及監測數據，因此可認為基于(3)典型排放值或(4)實際排放值。由此可見，雖然歐美日篩選水平排放場景形式不同，但均針對不同層級風險評估的需求確立了明確和相似的估算原則，由此形成了分層級的排放場景，這對提高風險評估效率、獲得有效的風險評估結果和確保評估結果的可比性具有重要意義。

表1 歐美日化學物質環境排放場景對比Table 1 Comparison of the chemical environmental emission scenarios in Europe, America and Japan

1.2 涵蓋的排放源類型

目前歐美的環境排放評估場景均考慮了工業源、消費源和固廢利用處置源，實際上涵蓋了化學物質可能排入環境的生產、加工配制、分散使用(包含工業和消費分散使用)、廢棄處理處置等所有生命周期階段和點源、面源不同排放特征的污染源。但不同層級排放場景針對的排放源又各有側重，以滿足不同層次和目標的風險評估要求：篩選水平的排放評估需要盡可能多地適用各種排放場景，因此這一層級的歐盟A-B表、ERCs及美國、日本的篩選性排放場景均適用于占比最大的工業源和消費源；篩選水平排放評估無法得到風險可控的結論時，才需要進一步確定更加接近實際情況的排放參數、開展更高層級的排放評估，因此高層級的排放評估主要針對工藝操作條件良好、化學物質排放情況明顯低于篩選評估結果的工業源，如歐盟SPERCs。對于固體廢物利用處置源而言，由于普遍已納入固體廢物管理相關法律法規管理體系下，相關的排放大多已有管理標準要求，且工藝類別主要為回收、焚燒和填埋，其排放評估一般都單獨考慮，如ECHA R.18專門規定廢物利用處置排放與暴露評估方法。

盡管工業源、消費源和固廢利用處置源既能涵蓋化學物質不同生命周期階段的排放源，又能代表不同排放特征的點源、面源，然而作為服務于化學物質環境風險評估和管理的環境排放場景體系，其包含的排放源還需要根據相關化學物質環境管理法規監管范圍進一步明確。如日本排除了無法通過生產環境實施控制的汽車尾氣排放源、非經環境排放的消費品直接使用源[6]，歐盟將有意攝入的消費品使用源排除在外[7]，這一做法有利于提高化學物質排放評估精度和環境管理效率。

1.3 排放估算模型及原理

對于工業源而言，美國按照裝卸、運輸和設備清洗等操作單元分別建模計算，多個工業源可以共用一般類模型，特殊行業所特有的操作單元再單獨建模[8-9]；歐盟A-B表、SPERCs和ESDs均按照各行業主要產生排放的工藝環節分別計算，只有ERCs不分行業，按照使用方式、功能類型等設定不同操作類型的排放系數[10-11]。日本一級風險評估第Ⅰ階段所依據的排放系數參考歐盟A表制定，但并未做行業分類，而是直接以用途分類，不同行業涉及的類似用途采用相同的排放系數計算[5]。

對消費源而言，日本一級風險評估第Ⅰ階段所依據的排放系數仍采用簡化的基于用途的排放系數法[5]，美國則針對不同類型消費品和不同消費類型建立了排放模型[12]，歐盟除在篩選水平的ERCs參數中給出針對消費品通過環境的排放系數外[11]，在一部分排放場景文件中也給出消費品排放模型[13-14]。

對固廢利用處置源而言，歐盟按照城市廢物(處置方法主要是焚燒和填埋)、回收廢物和危險廢物3類分別建立排放場景，基于排放系數法估算化學物質進入各環境介質的量[15]，美國采用排放系數法評估填埋場中進入地下水的化學物質的量[12]，日本優先評估化學品風險評估過程并未考慮固廢利用處置源[5-6]。

根據不同的計算原理，目前化學物質排放估算方法分為基于排放機理的模型法和基于經驗的評估因子法。其中基于排放機理的模型法主要適用于排放過程相對簡單、明確的情形，如美國空氣排放模型DDR(kg·d-1)=G×OOHa×(3600 s·h-1)/(1000 g·kg-1)和水排放模型DDR(kg·d-1)=WWSchem×CCF×AAmt/1000，分別基于化學物質的揮發過程和水溶解過程來預測廢氣、廢水中的目標化學物質的量[9]。基于經驗的評估因子法則適用排放過程相對復雜，可能包含多個物理、化學或生物過程的情形，如美國多介質排放模型DDR(kg·d-1)=LLF×AAmt[9]以及歐盟A-B表、ERCs、SPERCs和ESDs所應用的計算方法、日本的排放系數法[10-11]。由此可見，2種方法各有優劣：基于排放機理的模型法理論基礎扎實，精確度相對較高，但其適用范圍有限，而排放系數法主要基于經驗統計，缺少理論支撐，但適用范圍廣，尤其適用生產使用過程復雜多樣的化學物質排放估算。為了克服評估因子法評估精度不足的問題，歐盟通過設置ERCs、SPERCs和ESDs等不同層級的評估因子，確保排放系數更加接近實際生產使用條件、評估結果更加精確；美國也通過開發特定行業排放估算模型來提高預測精度。因此，綜合應用排放系數法和理論模型法，或僅采用排放系數法都是可行的做法，但為了提高預測精準度、滿足迭代風險評估的需要，排放系數法有必要分層設置。

1.4 源排放評估結果表征

對于源排放評估結果，歐盟以廢水、廢氣或/和固體廢物中的化學物質排放率以及向土壤中的排放率分別表示[11]；日本僅以廢水、廢氣以及間接排入土壤中的排放率表示[5]；美國的排放模型并未明確化學物質在“三廢”中的排放率，而是以氣態、非氣態排放做粗略的劃分，僅在容器清洗的廢水排放、循環水冷凝塔定期排污產生的添加劑排放2個操作中給出廢水中的排放率[9]。

環境排放評估作為環境暴露評估的首要步驟，其評估結果必須與危害評估結果協調一致。因此，排放評估明確廢水、廢氣和固廢中化學物質的排放率及向土壤中的排放率，才能保證各環境介質暴露量估算、環境及健康風險評估的順利開展。歐盟的排放評估結果對排放去向的界定相對更加明確、全面，這一結果表征形式在化學物質環境風險評估中的應用更加便利，也更能體現評估過程的規范化、透明化。

綜上，歐美日篩選水平的環境排放場景體系框架總體上相似，均設置了分層級的環境排放估值原則，考慮了不同類型排放源，開發了排放評估方法，規定了源排放評估結果表征方法。在具體方法選擇和參數設置方面，各國或地區根據各自化學物質環境管理法規要求等進行了相應調整。

2 我國化學物質環境排放評估技術體系現狀及不足(Current situation and deficiency of chemical emission assessment technology system in China )

2.1 我國化學物質環境排放評估技術體系現狀

生態環境部2020年第69號公告發布的《化學物質環境與健康暴露評估技術導則(試行)》中首次提出了化學物質排放場景的概念，規定了排放場景主要內容，這為我國化學物質環境排放場景體系的完善奠定了基礎[16]。根據這一導則，我國化學物質環境排放場景體系分為工業源、消費源和固體廢物利用處置源排放場景，涵蓋化學物質生產、配制、工業使用、消費使用和廢物利用處置的全生命周期階段排放情形。除了根據實際情況采用物料衡算法、專家評估法或實測法來評估化學物質排放量外，該導則還推薦了環境排放系數法并給出了排放系數參考值，供實際排放參數缺失時使用。該環境排放系數默認值主要參考歐盟A表，因此是基于最壞情況假設進行估值。

值得注意的是，為控制重點行業污染物排放，提高行業綠色發展競爭力，生態環境部已發布火電、造紙、冶金和鋼鐵等多個重點行業污染防治可行技術指南以及清潔生產標準、廢水治理工程技術規范等文件[17]，其中涉及行業工藝工序、污染減排措施等行業管理要求。這些要求屬于化學物質環境排放場景的重要內容，因此相關文件可以作為我國化學物質環境排放場景體系的組成部分，在構建相關行業排放場景時予以參考或直接引用。

2.2 我國化學物質環境排放評估技術體系的不足

我國《化學物質環境與健康暴露評估技術導則(試行)》的發布初步確定了我國化學物質環境排放場景的要素和內容，但和國外相對成熟的化學物質環境排放場景體系相比，主要存在兩方面的不足：

(1)缺少總體的排放場景層級構架及不同層級的環境排放值估值原則。現有技術導則評估主要基于最壞情況假設，評估結果比較保守，缺少更加接近實際情況的排放系數或排放場景文件，無法滿足迭代風險評估的需求。因此，我國化學物質環境排放場景技術體系有待進一步完善。

(2)排放參數對我國化學物質相關行業實際發展水平的考慮不足。現有技術導則主要參考歐盟A表，其參數來源于歐洲20世紀90年代化學物質相關行業環境排放調查。相關參數雖可在篩選水平上對化學物質環境排放做出保守評估，但是否適用于我國現階段工藝先進、環保水平高的行業企業仍需進一步驗證。

此外，國內外對于排放場景構建方法，特別是排放系數的具體確定程序，目前均缺少明確的文件指導。雖然OECD排放場景一號文件專門對排放場景進行規定，但其中主要是對排放場景文件內容的總體要求，缺少對排放系數等關鍵要素推導程序的指導。

3 完善我國化學物質環境排放場景體系的啟示(Enlightenment for perfecting the chemical emission scenario system in China)

3.1 明確環境排放場景體系構架，分層完善化學物質環境排放技術體系。

(1)確定化學物質環境排放場景層級，明確各層級排放估值原則和排放場景構建計劃

由于目標的差異和成本的限制，化學物質環境風險評估通常采用從篩選評估到更高級評估的迭代方式。如果相對保守的篩選評估證明化學物質環境風險不可控，才需開展更高水平的評估，否則評估結束。這一方式既實現了評估目標，又最大限度降低了成本，是國際普遍采用的風險評估方式。化學物質環境排放評估，作為環境風險評估的首要步驟，也應采取相應的分層迭代原則，設置篩選水平和更高水平的排放場景，以滿足不同層級的環境風險評估需求。

排放系數是排放場景的核心要素，確定排放系數首先須明確不同層級排放場景的排放值估值原則。根據排放場景的分層原則，篩選水平的排放系數可基于最壞情況假設進行估值(排放率分布的第99.9百分位數)，高層級的排放系數可基于“合理最壞情況”(排放率分布的第90～98百分位數)進行估值或采用“典型”排放值(排放率分布的中位數或平均值)。

在確定排放場景層級和各層級排放值估值原則的基礎上制定排放場景構建計劃，明確各層級排放場景的內容和形式，才能為整個排放場景技術體系的完善提供指引。《化學物質環境與健康暴露評估技術導則(試行)》給出的排放系數基于最壞情況假設進行估值，可視為篩選水平的排放場景參數，在整個排放場景技術體系缺失的情況下可以有效指導各行業排放評估的開展。后續有必要根據國內各行業工藝發展現狀進行修訂。

(2)制定場景構建通則，明確場景構建方法和步驟，指導適用我國相關行業發展水平的排放場景的構建

鑒于國內外目前均缺少具體的場景構建方法、排放系數確定程序的實際情況，有必要制定專門的技術導則，對排放場景的構建原則、步驟，特別是根據行業實際情況制定特定排放系數的要求，進行明確規定，指導適用于我國化學物質相關行業發展水平的排放場景的構建，確保化學物質排放評估的科學性、規范性和可操作性，成為《化學物質環境與健康暴露評估技術導則(試行)》的技術補充。

(3)建立化學物質排放場景相關導則或規范的制修訂工作機制

化學物質相關行業工藝技術發展迅速，相應的最佳可行性技術、污染控制技術不斷進步，環境管控要求不斷提高，導致化學物質生產使用的效率、操作條件和排放水平等發生顯著變化。因此化學物質排放場景相關導則或規范的制修訂應當形成固定的工作機制，確保相應的化學物質排放場景符合不斷發展的行業實際排放情況。

3.2 盡快建立工業源的環境排放場景，鼓勵各方積極開發消費源和固體廢物利用源的排放場景

工業源污染顯著，是化學物質環境管理和污染防治攻堅戰的主要對象。同時工業源作為全國污染源普查的關鍵對象，其污染排放總體情況相對清楚，環境管控技術和手段相對成熟。《新化學物質環境管理登記辦法》(生態環境部令第12號)對生產或進口量≥10 t·a-1新化學物質生產或進口企業提出包含環境排放在內的強制性環境風險評估要求。因此應當優先篩選高污染重點行業，制定排放場景，逐步構建工業源環境排放場景體系。

《化學物質環境與健康暴露評估技術導則(試行)》規定消費源排放時，重點考慮化學物質隨生活污水直接排放和經污水處理廠(STP)處理后間接排入水、大氣和土壤環境的情形，消費過程中化學物質向大氣和土壤的直接排放估算并未強制要求。這一要求符合我國排放評估技術體系尚不完善的實際情況。后期隨著技術的積累和環境管理要求的提高，消費源和固體廢物利用源也必將列入化學物質環境排放評估的重要對象。因此，在著力構建工業源化學物質排放場景的同時，也應鼓勵科研機構、高校、企業等積極開展消費源和固體廢物利用處置源排放規律研究，為開發相應的排放場景奠定基礎。

3.3 推進化學物質環境排放場景體系在國內的應用，并根據我國化學物質相關行業發展情況不斷更新完善

一方面通過《新化學物質環境管理辦法》(生態環境部令第12號)和《化學物質環境風險評估與管控條例(征求意見稿)》等已有的和正在制定的化學物質環境管理法規制度強化基于風險評估的化學物質環境管理理念，提出開展化學物質環境風險評估的要求；另一方面通過優先控制化學物質管理要求與排污許可制度的結合，將特定化學物質排放場景應用于污染排放估算中，推進化學物質環境排放場景體系的應用，提高相關行業企業主動參與排放場景構建和完善的積極性，以此推動相關行業排放場景“中國化”的進程。